物理辽宁师大附中学年高二下学期期中考试试题解析版.docx

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物理辽宁师大附中学年高二下学期期中考试试题解析版

辽宁师大附中2016-2017学年高二下学期期中考试试题

一、选择题（本题包括12个小题，每小题4分，共48分。

1到8题只有一个选项正确，对的得4分，9到12题有多个选项正确，全部选对的得4分，选对但不全的得2分，错选或不选的得0分）

1.以下说法正确的是（　　）

A.氢原子的能量是量子化的

B.在核反应过程中，质子数守恒

C.半衰期越大，原子核衰变越快

D.如果一个系统不受外力，系统的总动量一定为零

2.图为氢原子能级示意图．现有大量的氢原子处于n＝4的激发态，当向低能级跃迁时，辐射出若干不同频率的光．下列说法正确的是（　　）

A.这些氢原子总共可辐射出4种不同频率的光

B.由n＝2能级跃迁到n＝1能级发出的光频率最小

C.由n＝4能级跃迁到n＝1能级过程中原子的能量在增加

D.用n＝2能级跃迁到n＝1能级辐射出的光照射逸出功为6.34eV的金属铂能发生光电效应

3.典型的铀核裂变是生成钡和氪，同时放出x个中子，即

，铀235的质量为m1，中子的质量为m2，钡144的质量为m3，氪89的质量为m4，真空中的光速度为c.下列说法正确的是（　　）

A.该核反应类型属于人工转变

B.该反应放出能量为（m1－xm2－m3－m4）c2

C.x的值是3

D.该核反应比聚变反应对环境的污染小

4.在人类对微观世界进行探索的过程中，科学实验起到了非常重要的作用．下列说法不符合历史事实的是（　　）

A.普朗克为了解释黑体辐射现象，第一次提出了能量量子化理论

B.贝克勒尔通过对天然放射现象的研究，发现了原子中存在原子核

C.居里夫妇从沥青铀矿中分离出了钋（Po）和镭（Ra）两种新元素

D.卢瑟福通过α粒子散射实验提出了原子的核式结构

5.下列说法错误的是（　　）

A.爱因斯坦为了解释光电效应的规律，提出了光子说

B.若使用某种频率的光不能使某金属发生光电效应，即使增大入射光光照强度也不能发生光电效应

C.结合能越大，原子核结构一定越稳定

D.用一束绿光照射某金属，能发生光电效应，若换成紫光来照射该金属，也一定能发生光电效应

6.太阳的光谱中有许多暗线，它们对应着某些元素的特征谱线，产生这些暗线是由于（）

A.太阳表面大气层中缺少相应的元素

B.太阳内部缺少相应的元素

C.太阳表面大气层中存在着相应的元素

D.太阳内部存在着相应的元素

7.频率为ν的光子，具有的能量为hν，动量为

，将这个光子打在处于静止状态的电子上，光子将偏离原运动方向，这种现象称为光子的散射，下列关于光子散射的说法正确的是（　　）

A.光子改变原来的运动方向，但传播速度大小不变

B.光子由于在与电子碰撞中获得能量，因而频率增大

C.由于受到电子碰撞，散射后的光子波长小于入射光子的波长

D.由于受到电子碰撞，散射后的光子频率大于入射光子的频率

8.太阳因核聚变释放出巨大的能量，同时其质量不断减少．太阳每秒钟辐射出的能量约为4×1026J，根据爱因斯坦质能方程，太阳每秒钟减少的质量最接近（　　）

A.1036kgB.1018kgC.1013kgD.109kg

9.人们发现，不同的原子核，其核子的平均质量（原子核的质量除以核子数）与原子序数有如图所示的关系．下列关于原子结构和核反应的说法中正确的是（　　）

A.原子核d和e聚变成原子核f时会有质量亏损，要放出能量...

B.原子核a裂变成原子核b和c时会有质量亏损，要放出能量

C.已知原子核a裂变成原子核b和c时放出的γ射线能使某金属板逸出光电子，若增加γ射线强度，则逸出光电子的最大初动能增大

D.核反应堆中的“慢化剂”是减慢核反应速度的

10.在光电效应实验中，采用极限频率为νc＝5.5×1014Hz钠阴极，已知普朗克常量h＝6.6×

10－34J·s，电子质量m＝9.1×10－31kg.用频率ν＝7.5×1014Hz的紫光照射钠阴极产生光电子的（　　）

A.动能的数量级为10－19J

B.速率的数量级为108m/s

C.动量的数量级为10－27kg·m/s

D.德布罗意波长的数量级为10－9m

11.如图所示是研究光电效应的电路，阴极K和阳极A是密封在真空玻璃管中的两个电极，K在受到光照时能够发射光电子．阳极A吸收阴极K发出的光电子，在电路中形成光电流．如果用单色光a照射阴极K，电流表的指针发生偏转；用单色光b照射光电管阴极K时，电流表的指针不发生偏转．下列说法正确的是（　　）

A.a光的波长一定小于b光的波长

B.只增加a光的强度，可使通过电流表的电流增大

C.只增加a光的强度，可使逸出的光电子的最大初动能变大

D.用单色光a照射阴极K，当电源的正负极对调时，电流表的读数可能减为零

12.

放射性衰变有多种可能途径，其中一种途径是先变成

，而

可以经一次衰变变成

（X代表某种元素），也可以经一次衰变变成

和

最后都变成

，衰变路径如图所示．可知图中（　　）

A.a＝82，b＝206

B.

经过8次α衰变和6次β衰变后可生成新核

C.①是β衰变，放出电子，电子是由中子转变成质子和电子而生成的

D.②是α衰变，放出的是正电子，正电子是由质子转变成中子和一个正电子而生成的

二、填空题（共14分）

13.高空作业须系安全带，如果质量为m的高空作业人员不慎跌落，从开始跌落到安全带对人刚产生作用力前人下落的距离为h（可视为自由落体运动）．此后经历时间t安全带达到最大伸长，若在此过程中该作用力始终竖直向上，则该段时间安全带对人的平均作用力大小为_____________.

14.太阳内部不断进行着各种核聚变反应，一个氘核和一个氚核结合成一个氦核是其中一种，请写出其核反应方程____________________；如果氘核的比结合能为E1，氚核的比结合能为E2，氦核的比结合能为E3，则上述反应释放的能量可表示为______________________．

15.某同学设计了一个用打点计时器验证动量守恒定律的实验：

在小车A的前端粘有橡皮泥，推动小车A使之做匀速运动．然后与原来静止在前方的小车B相碰并粘合成一体继续做匀速运动．他设计的具体装置如图甲所示，在小车A后连着纸带，电磁打点计时器的电源频率为50Hz，长木板下垫着小木片以平衡摩擦力．

（1）若已得到打点纸带如图乙所示，并测得各计数点间距标在图上，A为运动起始的第一点，则应选_____段计算A的碰前速度，应选段_________来计算A和B碰后的共同速度．（选填“AB”“BC”“CD”或“DE”）

（2）已测得小车A的质量m1＝0.40kg.小车B的质量m2＝0.20kg，由以上测量结果可得：

碰前总动量为_________kg·m/s，碰后总动量为____________kg·m/s.

三、计算题（其中15题12分，16题12分，17题14分）

16.一静止原子核发生α衰变，生成一α粒子及一新核．α粒子垂直进入磁感应强度大小为B的匀强磁场，其运动轨迹是半径为R的圆．已知α粒子的质量为m，电荷量为q；新核的质量为M，光在真空中的速度大小为c，释放出的核能全部转化为动能.求衰变前原子核的质量．

17.如图所示，CDE为光滑的轨道，其中ED是水平的，CD是竖直平面内的半圆，与ED相切于D点，且半径R＝0.5m．质量m＝0.1kg的滑块A静止在水平轨道上，另一质量M＝0.5kg的滑块B前端装有一轻质弹簧（A、B均可视为质点），以速度v0向左运动并与滑块A发生弹性正碰，若相碰后滑块A能过半圆最高点C，取重力加速度g＝10m/s2.

（1）则滑块B至少要以多大速度向前运动？

（2）如果滑块A恰好能过C点，滑块B与滑块A相碰后轻质弹簧的最大弹性势能为多少？

18.如图所示，宽度为L的平行光滑的金属轨道，左端为半径为r1的四分之一圆弧轨道，右端为半径为r2的半圆轨道，中部为与它们相切的水平轨道．水平轨道所在的区域有磁感应强度为B的竖直向上的匀强磁场．一根质量为m的金属杆a置于水平轨道上，另一根质量为M的金属杆b由静止开始自左端轨道最高点滑下．当b滑入水平轨道某位置时，a就滑上了右端半圆轨道最高点（b始终运动且a、b未相撞），并且a在最高点对轨道的压力大小为mg，此过程中通过a的电荷量为q，a、b棒的电阻分别为R1、R2，其余部分电阻不计．在b由静止释放到a运动到右端半圆轨道最高点过程中，求：

（1）在水平轨道上运动时，b的最大加速度是多大？

（2）a刚到达右端半圆轨道最低点时b的速度是多大？

（3）自b释放到a到达右端半圆轨道最高点过程中系统产生的焦耳热是多少？

【参考答案】

一、选择题（本题包括12个小题，每小题4分，共48分。

1到8题只有一个选项正确，对的得4分，9到12题有多个选项正确，全部选对的得4分，选对但不全的得2分，错选或不选的得0分）

1.【答案】A

【解析】氢原子的能量是量子化的，能级差也是量子化的，故A正确；在核反应过程中，电荷数守恒，质子数不一定守恒，在β衰变的过程中，电荷数多1，则质子数多1故B错误；半衰期越大，原子核衰变越慢，故C错误；如果一个系统不受外力，系统的总动量不一定为零，故D错误。

所以A正确，BCD错误。

2.【答案】D

3.【答案】C

【解析】该核反应是核裂变，可以自发进行，不是人工控制的，故A错误；上面核反应方程中，根据质量数守恒，有：

235+1=144+89+x，解得：

x=3，故C正确；根据爱因斯坦质能方程，该反应放出能量为：

，故B错误；该核反应比聚变反应对环境的污染大，故D错误。

所以C正确，ABD错误。

4.【答案】B

5.【答案】C

【解析】爱因斯坦为了解释光电效应的规律，提出了光子说．故A说法正确；若使用某种频率的光不能使某金属发生光电效应，即使增大入射光光照强度也不能发生光电效应，故B说法正确；比结合能越大，原子核结构越稳定，故C说法错误；用一束绿光照射某金属，能发生光电效应，若换成紫光来照射该金属，因为紫光的频率大于绿光的频率，所以也一定能发生光电效应，故D说法正确。

所以C说法错误。

6.【答案】C

【解析】太阳光谱是太阳内部发出的光在经过太阳大气的时候，被太阳大气层中的某些元素吸收而产生的，是一种吸收光谱．所以太阳光的光谱中有许多暗线，它们对应着太阳大气层中的某些元素的特征谱线，故C正确，ABD错误。

7.【答案】A

【解析】光子与电子碰撞后，光子方向改变，但是速度大小不变，故A正确；光子与电子碰撞将部分能量转移给电子，能量E减小，根据E=hv，则频率减小，故B错误；由于受到电子碰撞，能量减小，则频率减小，根据

，知，散射后光子的波长大于入射光子的波长，散射后光子频率小于入射光子的频率，故CD错误。

所以A正确，BCD错误。

8.【答案】D

【解析】根据△E=△mc2得：

，故D正确，ABC错误。

9.【答案】AB

【解析】d和e结合成f，有质量亏损，根据爱因斯坦质能方程，有能量释放，故A正确；原子核a裂变成原子核b和c时会有质量亏损，根据爱因斯坦质能方程，要放出能量，故B正确；光电电子的最大初动能是由入射光的频率决定的，与入射光的强度无关，增加入射光的强度，光电子的最大初动能不变，故C错误；核反应堆中的“慢化剂”是减慢中子速度的，在核反应堆的铀棒之间插入镉棒是为了控制核反应速度，故D错误。

所以AB正确，CD错误。

10.【答案】AD

【解析】根据爱因斯坦光电效应方程，有

，故A正确；根据

，代入数据解得：

，故B错误；动量P=mvm=9.1×10-31kg×5.4×105m/s=4.9×10-25kg•m/s，故C错误；德布罗意波长：

，故D正确。

所以AD正确，BC错误。

11.【答案】ABD

【解析】用一定频率的a单色照射光电管时，电流表指针会发生偏转，知γa＞γ0，由

知a光的波长小于b光的波长，故A正确；只增加a光的强度，即增加了光子的个数，则产生的光电子数目增多，光电流增大，使通过电流表的电流增大，故B正确；根据光电效应方程EK=hγ-W，最大初动能与入射光频率有关与强度无关，故只增加a光的强度逸出的电子最大初动能不变，故C错误；根据光电效应方程EK=hγ-W，根据动能定理若qU=0-Ek，则光电子无法到达阳极A，电流表示数为零，故D正确。

所以ABD正确，C错误。

12.【答案】BC

【解析】

经过①变化为

，质量数没有发生变化，为β衰变，即：

，故a=84，

经过经过②变化为

，核电荷数少2，为α衰变，即：

，故b=206，故AD错误；质量数减少238-206=32为8次α衰变，电荷数92=82+8×2-6故经过6次β衰变，故B正确；①是β衰变，放出电子，电子是由中子转变成质子时产生的，故C正确。

所以BC正确，AD错误。

二、填空题（共14分）

13.【答案】

【解析】对自由落体运动，有：

，解得：

，规定向下为正方向，对运动的全程，根据动量定理，有：

mg（t1+t）-Ft=0，解得：

。

14.【答案】

（1）

（2）4E3－2E1－3E2

【解析】根据电荷数守恒、质量守恒守恒，知核反应方程为：

，氘核的比结合能为E1，氚核的比结合能为E2，氦核的比结合能为E3，根据比结合能等于结合能与核子数的比值，则有：

该核反应中释放的核能△E=4E3-2E1-3E2．

15.【答案】

（1）BC

（2）DE（3）0.420（4）0.417

【解析】

（1）由于碰撞之后共同匀速运动的速度小于碰撞之前A独自运动的速度，故AC应在碰撞之前，DE应在碰撞之后，推动小车由静止开始运动，故小车有个加速过程，在碰撞前做匀速直线运动，即在相同的时间内通过的位移相同，故BC段为匀速运动的阶段，故选BC计算碰前的速度；碰撞过程是一个变速运动的过程，而A和B碰后的共同运动时做匀速直线运动，故在相同的时间内通过相同的位移，故应选DE段来计算碰后共同的速度。

故答案为BC、DE。

（2）碰前系统的动量即A的动量，则

碰后的总动量：

碰撞前后动量近似相等，所以在误差允许的范围内，碰撞中mv的矢量和是守恒的。

三、计算题（其中15题12分，16题12分，17题14分）

16.【答案】

【解析】试题分析：

根据带电粒子在匀强磁场中洛伦兹力提供向心力，求得α粒子的速度，再结合动量守恒定律和质能方程即可求得衰变前原子核的质量。

设衰变产生的α粒子的速度大小为v.由洛伦兹力公式和牛顿第二定律得

设衰变后新核的速度大小为v′

衰变前后动量守恒，有0＝Mv′－mv

设衰变前原子核质量为M0衰变前后能量守恒，有

以上联立解得：

点睛：

该题将带电粒子在磁场中的圆周运动与动量守恒定律和质能方程结合在一起，要理清它们之间的关系，确定要使用的公式。

17.【答案】

（1）3m/s　

（2）0.375J

【解析】试题分析：

由牛顿第二定律求出滑块A到达轨道最高点的速度，碰撞过程系统动量守恒、机械能守恒，应用动量守恒定律与机械能守恒定律可以求出B的初速度；碰撞后两者速度相等时弹簧压缩量最大弹性势能最大，碰撞过程系统动量守恒、机械能守恒，应用动量守恒定律与机械能守恒定律可以求出最大弹性势能。

设滑块A过C点时速度为vC，B与A碰撞后，B与A的速度分别为v1、v2，

B碰撞前的速度为v0，过圆轨道最高点的临界条件是重力提供向心力

由牛顿第二定律得：

由机械能守恒定律得

B与A发生弹性碰撞，碰撞过程动量守恒、机械能守恒，以向左为正方向，由动量守恒定律得Mv0＝Mv1＋mv2

由机械能守恒定律得

解得v0＝3m/s.

B与A碰撞后，当两者速度相同时弹簧有最大弹性势能Ep，设共同速度为v，

A、B碰撞过程系统动量守恒、机械能守恒，

以向左为正方向，由动量守恒定律得:

Mv0＝（M＋m）v

由机械能守恒定律得

联立解得Ep＝0.375J.

点睛：

本题考查了求速度与弹性势能问题，考查了动量守恒定律的应用，分析清楚物体运动过程是解题的关键，应用牛顿第二定律、动量守恒定律与机械能守恒定律可以解题；知道滑块做圆周运动的临界条件、应用牛顿第二定律求出经过圆形轨道最高点的速度。

18.【答案】

（1）

（2）

（3）

【解析】试题分析：

b棒从左侧轨道下滑的过程中，只有重力做功，其机械能守恒，求出b进入刚进入水平轨道时的速度大小．进入水平轨道后b棒切割磁感线产生感应电流，a棒由于受到安培力作用向右运动，回路中产生的感应电动势将要减小，感应电流也减小，则知b棒的加速度减小，则b棒刚进入磁场时加速度最大，由牛顿第二定律和安培力公式结合求解．当两棒都在水平轨道上运动时，两棒组成的系统合外力为零，动量守恒，可求出a刚到达右端半圆轨道最低点时b的速度；此过程中通过a的电荷量为q，根据动量定理求出b棒后来的速度．对a棒：

由牛顿运动定律求出通过最高点时的速度，由机械能守恒定律求出离开磁场时的速度．由能量守恒定律即可求解系统产生的焦耳热．

（1）由机械能守恒定律得：

解得：

b刚滑到水平轨道时加速度最大，有

根据：

E＝BLvb1

由牛顿第二定律有F安＝BIL＝Ma

解得

（2）a由最低点到最高点，由能量守恒定律，有

解得：

由a刚开始运动至到达半圆轨道最低点，由动量守恒定律有

Mvb1＝Mvb3＋mva2

解得

（3）由动量定理有－BILt＝Mvb2－Mvb1

即－BLq＝Mvb2－Mvb1

解得

a在半圆轨道最高点，有

根据牛顿第三定律得N＝N′＝mg

解得

从b释放至a到达右端半圆轨道最高点过程中，

由能量守恒定律，有

解得:

点睛：

本题是“双杆”类型，两棒都在水平轨道上运动的过程类似于碰撞，基本规律是动量守恒和能量守恒，本题综合性较强。